HIDROMETALURGIA DELPLOMOMINEROLOGIA: en la mayor parte de los depsitos primarios, los sulfuros como la galena Pbs y la esfalerita [ZnS] son los nicos minerales de plomo y zinc existentes. Estos estn comnmente asociados y la esfalerita es predominante.En pocos depsitos, la jamesonita [Pb4FeSb6S14] es un importante Constituyente de la mena, generalmente en sustitucin de la galena. Comnmente los sulfuros asociados en los depsitos de plomo-zinc son la Pirita [FeS2], marcasita [FeS2] y calcopirita [CuFeS2]; y menos comunes son la arsenopirita [FeAsS], tetrahedrita [(Cu,Fe,Ag)12Sb4S13], tenantita [(Cu,Fe, Ag)12As4S13], enargita [Cu3AsS4], bornita [Cu5FeS4] y pirrotita [FeS]; la estibinita [Sb2S3] es un constituyente ocasional. El cobre es un constituyente en menor [Sb2S3] es un constituyente ocasional. El cobre es un constituyente en menor Grado de las menas de plomo-zinc. La plata puede estar presente como Argentita [Ag2S], plata nativa o en otro tipo de minerales.

Los minerales ms comunes en la ganga incluyen carbonatos como la Calcita [CaCO3], dolomita [Ca,Mg(CO3)2], ankerita [Ca(Fe,Mg,Mn)(CO3)2] y Siderita; la rodocrosita [MnCO3] es menos comn. El cuarzo y el jasperoide [SiO2], la aurita [CaF2] y barita [BaSO4] son comunes en la ganga. La rodonita [MnSiO3] es menos comn.

La variedad de la esfalerita [(Zn,Fe)S], conteniendo del 10 al 26%, es Comn en muchos distritos mineros. Un porcentaje bajo de hierro en el Concentrado de zinc tiene efectos econmicos adversos. El cadmio es comn En la esfalerita Como impureza en la retcula del cristal, variando desde Insignificante trazas hasta 1.7% en raras ocasiones.La mayor parte de la plata es un subproducto de menas de plomo o de Plomo-zinc. Es raro encontrarlo en menas de zinc. La plata esta retenida en la Retcula de la galena. La plata tambin est presente como tetraedrita o tenantita. Otros minerales de plata en menas primarias de plomo y de plomo - Zinc, son la argentita [Ag2S] y la Matildita [AgBiS2] que estn como inclusiones en la galena.

Zinc en una planta de Beneficio (Concentrados de Zn, Grupo Peoles). En la figura 9 y 10 se muestra como se encuentran asociados los minerales de sulfuros como la Calacopirita (Cp), Esfalerita (Sp), Galena (Ga) y Pirita (Py), as como otros minerales asociados como el Galio (Ga), Oro (Au) y Telurio (Te) en una mena de sulfuros complejos.

Microfotografias de minerales obtenidos durante la flotacin de Zinc en una planta de Beneficio (Concentrados de Zn )Tabla N 1 composicion promedio de minerales (Pb Zn)

Liberacin de minerales contenido en menas se realiza por molienda y a continuacin se hace la flotacin para la separacin del plomo y cobre del zinc.

Tabla 2. Composicin tpica de concentrados por flotacin.

Los mtodos hidrometalurgicos para recuperacin de plomo de sus concentrados estn frecuentemente divididos en las siguientes etapas

Pre-tratamiento: la etapa de conversin produce compuestos adecuados para la disolucin.Disolucin: La disolucin de concentrados o formacin de compuestos en la etapa de pretratamiento en solucin.Tratamiento de la solucin: Remover impurezas y precipitacin de compuestos de plomo. Recuperacin: Etapa de produccin de plomo metlico.

Sin embargo, en este trabajo, el proceso se lleva a cabo a partir del paso N 2, pues ya que el concentrado de galena pasa a la disolucin (lixiviacin) sin Ningn pre-tratamiento. La figura 11 es un diagrama esquemtico de una planta hidrometalurgia.

HIDROMETALURGIA DEL PLOMO CON CIDO CLORHDRICO Y CLORURO FERRICO.

los estudios de disolucin de minerales sulfurados en soluciones inicas frricas. Muchos de los trabajos ah considerados, son investigaciones realizadas en la antigua URSS, que acentuaron el desarrollo de estos procesos. Estos autores y otros han reportado la estequiometra de la reaccin general para la galena en solucin de cloruro frrico:

PbS + 2 FeCl3 --------------PbCl2 + 2 FeCl2 + S0

Figura 11. Diagrama simplificado de la produccin de metales desde minerales o concentrados por va hidrometalrgica.

Palmer y Dutrizac reportaron una cintica parablica, para todas las condiciones de temperatura (28 - 98C) y concentracin de cloruro Ferrico investigadas, lo que sugiere una difusin externa del cloruro de plomo producido entre las capas de azufre que se producen lo que limita la velocidad.

En estos estudios, el azufre producido en la reaccin fue reportado sin porosidad. Foerstenau [16], sin embargo, observ la cintica parablica en el modelo de nucleacin decreciente con difusin por los poros, como el paso de control de la velocidad. Morin y colaboradores [30] reportaron la disolucin de galena en solucin de cloruro frrico saturado con cloruro de sodio sigue el modelo de ncleo decreciente y reacciona arriba de 99C. Kim y colaboradores mostraron que la reaccin de la galena con cloruro frrico sigue el modelo de ncleo decreciente y sugirieron que la reaccin en la superficie del mineral fue la que controlo la velocidad. Los mismos autores han examinado los efectos del ion cloruro en la cintica de disolucin, sugiriendo que una pelcula de cloruro de plomo se forma en la superficie de la galena por una reaccin estequiometria entre el Cl- y PbS anterior a la formacin del plomo disuelto:PbS + 2 Cl ------------- PbCl2 + S0 + 2 e-

Esta pelcula es disuelta de acuerdo a la reaccin PbCl2 + 2 Cl- --------- PbCl4-La concentracin del ion cloruro ( que determina la velocidad de disolucin del ion cloruro ) pudiera ser relacionada con la velocidad de la reaccin total. Palmer ha sugerido que las reacciones electroqumicas y la serie catdica de media celda son:

Que envuelven a varios cloro complejos del in ferrico. Foerstenau explica que hay un control electroqumico. La reaccin andica envuelve la oxidacin de la galena a ion plomo y azufre elemental

PbS ---------- Pb2+ + S0 + 2 e-

Y la reaccin catdica envuelve la reduccin del ion frrico a ion ferroso de acuerdo a la reaccin 4a; el mecanismo de reaccin en la galena es un intercambio de electrones. Aparentemente es una reaccin qumica, pero en realidad es una reaccin electroqumica.

HIDROMETALURGIA DEL PLOMOCON NITRATOS.La lixiviacin con cido ntrico de concentrados y menas de sulfuro es un mtodo atractivo para la recuperacin de metales bsicos, debido a que el HNO3 es un fuerte agente oxidante que puede ser fcilmente reciclado por adicin de oxigeno directamente en la lixiviacin o usando una oxidacin externa de oxido nitroso.Varios mtodos basados en el cido ntrico para el procesamiento de concentrados y minerales sulfurosos para hierro y metales no ferrosos han sido propuestos y examinados ( Bjorling y Kolta, 1964; Prater y colaboradores, 1973; Habashi, 1973, Bjorling y colaboradores, 1976; Vizsolyi y Peters, 1980; Brennecke y colaboradores, 1981; Fair y colaboradores, 1986; Fuerstenau y colaboradores, 1987; Van Weert y Shang, 1993; Dropper y Shang, 1995; Kholmogorov y colaboradores, 1998; Novoselov y Makotchenko, 1999; Pashkov y colaboradores, 2002) pero no aparece operando en plantas comerciales en la actualidad. Una importante ventaja de la lixiviacin con cido ntrico es la oxidacin del azufre y sulfuros a sulfatos y azufre elemental, en muchos casos en partes iguales. Esto tiene como resultado un incremento en el consumo de cido ntrico por la formacin de sulfatos, incrementando el costo del tratamiento de la solucin y la regeneracin del cido. Por ejemplo, un concentrado de plomo-zinc fue casi completamente lixiviado con 2 M de HNO3 a 90C, alrededor del 50% del plomo fue encontrado en el residuo como PbSO4(S) (Kholmogorov y colaboradores, 1998). La Hidrometalurgia del plomo es complicada por la baja solubilidad de las sales del plomo y una importante ventaja de la electrolisis de nitratos en que el nitrato de plomo es altamente soluble, es perdido en el caso de la lixiviacin convencional de plomo con cido ntrico debido a la conversin de PbS(S) a PbSO4(S).

La cintica y el mecanismo de disolucin de sulfuros metlicos en cido ntrico as como la formacin de azufre elemental y sulfatos es poco comprendido. Se puede establecer que la produccin de sulfatos aumenta con el incremento de la concentracin de cido ntrico y el potencial de electrodo de la pirita y otros minerales, mientras el azufre elemental es oxidado a sulfato muy rpidamente ( Dropper y Shang, 1995; Flatt y Woods, 2000), sin embargo, las conclusiones acerca del efecto de la temperatura sobre el rendimiento de los sulfatos es contradictorio (Bjorling y Kolta, 1964; Flatt y Woods, 2000). Se encontr que el hierro, cobre y los iones plata aceleran la disolucin de los sulfuros metlicos en soluciones de cido ntrico ( Mulak, 1987; Fuerstenau y colaboradores, 1987), as como en otros medios de oxidacin.

El comportamiento del sulfuro de plomo (PbS) en soluciones de HNO3 ha recibido muy poca atencin. Peters y Vizsolyi (1969) propusiern que la qumica de lixiviacin de galena con cido ntrico est dada por:

3PbS + 8HNO3 ---------- 3Pb(NO3)2 + 2NO(g) + 4H2O + S

Con esta ecuacin el plomo puede disolverse usando 1.23 gramos de concentrado por cada gramo de HNO3 usado, ellos encontraron una disolucin del 82% de concentrado de plomo de Pine Point (78.2 % de Pb) en 2 horas y un 91 % en 10 horas con una concentracin inicial de cido ntrico de 120 g l-1 (1.9 M) y una solucin final con un pH de 2.4, conteniendo en el licor 120 g l-1de Pb. Si esta lixiviacin fuese usada para el proceso de obtencin de plomo, se necesitara una etapa de purificacin ( para remover el hierro y el zinc de la solucin, pero tambin para remover los nitritos (NO2-) residuales los cuales pueden interferir en la electrorefinacin). Esta purificacin puede lograrse adicionando PbO para neutralizar el cido e hidrolizar el hierro, cobre y zinc; y con PbO2 se reduce la oxidacin de las formas del nitrgeno. Para la produccin final del plomo puede usarse la electrorefinacin.

La electrorefinacin del plomo desde soluciones de nitrato no es tan directa como es la electrorefinacin de cobre o del zinc de soluciones de sulfatos. Hay dos complicaciones:

1. El plomo no solo se deposita sobre el ctodo como metal, tambin en el nodo como PbO2.

Pb2+ + H2O ----------------- PbO2 + 4H+ + 2e

2. El cido ntrico reduce al ctodo y puede redisolver los depsitos de plomo cuando los contenidos de cido exceden los 10 g l-1 (0.18 M). Tal procesamiento de plomo tiende a producir la mitad de plomo metlico y la otra mitad de dixido de plomo, el cual puede ser comercializado.Los residuos de la lixiviacin con cido ntrico pueden contener azufre elemental, sulfato de plomo, sulfato de zinc, metales preciosos e impurezas. Si el proceso con cido ntrico puede ser viable, el tratamiento de los residuos puede llevarse a cabo. Un diagrama de flujo simplificado para un proceso con cido ntrico es mostrado en la figura 12.

Figura 12. Diagrama de flujo simplificado para el procesamiento de plomo basado en la lixiviacin con cido ntrico. Esta lixiviacin opera a temperatura ambiente y en tanques sin presin.

Fuerstenau y colaboradores (1987) reportaron la cintica de lixiviacin de galena en soluciones de nitrato ferrico. Ellos encontraron que la oxidacin de galena produce azufre elemental y la velocidad es proporcional a la raz cuadrada de concentracin de Fe3+, la adicin de 1 M de nitrato de sodio desacelera la reaccin. La energa de activacin fue de 47 kJ mol-1 y los autores asumieron que la disolucin procedi por un mecanismo electroqumico con los iones frricos como oxidantes y la velocidad fue controlada por reaccin en la superficie.

Holmes y Crundwell (1995) estudiarn la voltametria de la oxidacin electroqumica en electrodo de disco rotatorio de PbS con 0.6 M NaNO3 + 0.5 M H+ y llegarn a la conclusin que la corriente es controlada por la velocidad de la reaccin electroqumica. Mikhlin y colaboradores (2002) [29] compararon la voltametria , el electrodo de disco rotatorio y datos en MEB para la oxidacin de PbS en soluciones de cido ntrico y perclorhidrico y sugirieron que la disolucin andica fue afectada por las alteraciones de la composicin y caractersticas semiconductoras de la reaccin desordenada de la capa superficial de la galena y la formacin de azufre elemental y sulfato de plomo.

Pashkov y colaboradores (2002) estudiaron la disolucin de galena en electrodo de disco rotatorio en soluciones de cido ntrico y encontraron una aparente energa de activacin de 35 kJ mol-1 en 1 M HNO3 a o Volts y sugireron que el proceso es controlado por reaccin qumica o electroqumica.

A.G. Kholmogorov y col. estudiaron la disolucin de concentrado de sulfuro de plomo usando un sistema basado en nitratos [ PbS-HNO3- Fe(NO3)3]. Como resultado las soluciones compuestas de [ Pb(NO3)2-HNO3- H2O ] obtuvieron. La tecnologa hidrometalrgica para la sntesis de sales de plomo con cido ntrico y sulfato frrico en solucin es mostrada en la figura